Maty progresywne a maty transferowe do produkcji części samochodowych

Wprowadzenie

Wybór między tłoczeniem matrycą progresywną a matrycą transferową jest decyzją dotyczącą wykonalności produkcyjnej, a nie jedynie preferencją dotyczącą oprzyrządowania. Należy wybrać tłoczenie matrycą progresywną, gdy element może pozostać przymocowany do taśmy nośnej, jego geometria nie wymaga ponownego uchwytu ani obrotu, a roczna wielkość produkcji jest wystarczająco duża, by uzasadnić zastosowanie bardziej zintegrowanego oprzyrządowania. Tłoczenie matrycą transferową należy wybrać, gdy element musi zostać oddzielony na wczesnym etapie, wymaga swobodnego dostępu między stacjami lub wymaga głębszego formowania, większych rozmiarów elementu lub niezależnego sterowania stacjami. Jeśli obie metody są technicznie wykonalne, przed podjęciem decyzji należy porównać ilość odpadów, dostępność platformy prasowej, operacje dodatkowe oraz amortyzację oprzyrządowania. Jeśli wielkość produkcji jest niewielka lub część ulega częstym zmianom, lepszym rozwiązaniem może być matryca liniowa lub matryca do pojedynczej operacji.

Kluczową kwestią jest to, czy element powinien przechodzić przez prasę jako część ciągłej taśmy zwojowej, czy też jako pojedynczy półfabrykat przenoszony między stanowiskami.

Mówiąc najprościej, tłoczenie progresywne to szybkie tłoczenie z wykorzystaniem taśmy. Tłoczenie transferowe to tłoczenie transferowe z wykorzystaniem półfabrykatów. Obie metody pozwalają na produkcję części samochodowych na skalę przemysłową, ale służą do rozwiązywania różnych problemów.

Właściwy wybór zależy od rozmiaru części, jej geometrii, rocznej wielkości produkcji, wykorzystania materiału, kosztów oprzyrządowania, ryzyka związanego z tolerancjami oraz elastyczności programu. Mały wspornik z otworami i kołnierzami może idealnie nadawać się do oprzyrządowania progresywnego. Głęboko tłoczona obudowa, rama lub wysoka część 3D mogą wymagać oprzyrządowania transferowego, ponieważ nie mogą pozostać przymocowane do taśmy nośnej bez kolizji.

Najważniejsze jest dokonanie oceny części przed zaprojektowaniem narzędzia. Gdy koncepcja matrycy zostanie już ustalona, wprowadzanie zmian staje się droższe i trudniejsze do zweryfikowania. Procesy tłoczenia metali takie jak tłoczenie progresywne i tłoczenie z wykorzystaniem matryc transferowych, są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i produkcji przemysłowej. Aby uzyskać szerszy przegląd możliwości tłoczenia i metod produkcji, zapoznaj się z sekcją „Usługi tłoczenia metali”.

Maty progresywne a maty transferowe: czym są i dlaczego mają znaczenie

Podstawowe różnice między matrycą progresywną a matrycą transferową

Tłoczenie matrycowe progresywne i tłoczenie matrycowe transferowe to procesy formowania metali stosowane w produkcji motoryzacyjnej do wytwarzania dużych serii. Kluczowa różnica polega na sposobie przemieszczania się detalu między stanowiskami tłoczenia.

W tłoczeniu progresywnym element pozostaje połączony z ciągłą taśmą i przechodzi przez wiele stanowisk w ustalonej kolejności. W tłoczeniu transferowym półfabrykat jest oddzielany na wczesnym etapie i przemieszcza się niezależnie między stanowiskami za pomocą automatycznego systemu transferowego.

Systemy progresywne są zoptymalizowane pod kątem szybkiej produkcji i stabilności taśmy. Systemy transferowe są zoptymalizowane pod kątem elastyczności formowania, rozmiarów elementów oraz swobodnego dostępu do matrycy.

Najważniejsze cechy matryc progresywnych

Tłoczenie matrycowe progresywne najlepiej sprawdza się w przypadku małych i średnich części samochodowych produkowanych w dużych ilościach. Taśma kontroluje położenie części w trakcie całego procesu, co zapewnia stabilne indeksowanie i krótki czas cyklu.

Operacje takie jak wykrawanie, gięcie, tłoczenie i odcinanie są wykonywane na wielu stanowiskach w ramach jednego ciągłego procesu. Element jest oddzielany od taśmy dopiero na ostatnim stanowisku.

Najważniejsze cechy matrycy transferowej

Tłoczenie transferowe jest przeznaczone do elementów, które podczas formowania nie mogą pozostać przymocowane do taśmy. Po wstępnym wycinaniu element jest przemieszczany niezależnie między stacjami za pomocą przenośników mechanicznych, robotów lub chwytaków.

Zapewnia to swobodny dostęp do głębokiego tłoczenia, wielostronnego formowania, obracania i zmiany położenia. Jest to powszechnie stosowane w przypadku większych, grubszych lub bardziej złożonych trójwymiarowych elementów samochodowych.

Tabela: Szybkie porównanie matryc progresywnych i matryc transferowych

Wykonalność: Czy daną część można wyprodukować w ten sposób?

Maty progresywne a maty transferowe w przypadku części o skomplikowanej geometrii

Tłoczenie matrycowe progresywne dobrze radzi sobie z elementami o umiarkowanym stopniu złożoności. Otwory, wybijane obszary, wytłoczenia, wypustki, przesunięcia i zagięcia można włączyć do sekwencji taśmy progresywnej, o ile element pozostaje stabilny w uchwycie.

Wyzwanie pojawia się, gdy złożoność detalu wpływa na przebieg taśmy. Wysokie kształty, głębokie ścianki lub elementy wystające w ścieżkę podawania mogą kolidować z taśmą, sąsiednimi stanowiskami lub prześwitem matrycy. Wybór między matrycą progresywną a transferową w przypadku skomplikowanej geometrii detalu często sprowadza się do tego, czy detal może poruszać się dalej w linii prostej na taśmie bez kolizji.

Tłoczenie transferowe lepiej sprawdza się w przypadku głębokiego tłoczenia, wysokich ścianek, skorup, ram oraz formowania wielostronnego. Ponieważ półfabrykat nie jest unieruchomiony, proces ten zapewnia matrycy swobodniejszy dostęp. Umożliwia to również obrót lub zmianę położenia elementu, gdy kolejna operacja wymaga innego ustawienia.

Przed wyborem procesu należy sprawdzić zakłócenia związane z podawaniem, prześwit taśmy, kierunek formowania, ewentualną konieczność obracania elementu oraz to, czy nośnik jest w stanie utrzymać element podczas wszystkich operacji.

Kiedy tłoczenie matrycowe progresywne nie jest odpowiednim rozwiązaniem

Tłoczenie za pomocą matryc progresywnych nie jest odpowiednie, gdy element nie może pozostać przymocowany do taśmy nośnej przez cały czas trwania procesu formowania. Jeśli element musi być całkowicie wolny przed kolejnymi operacjami, bezpieczniejszym rozwiązaniem jest zazwyczaj tłoczenie transferowe.

Ryzyko pojawia się również wtedy, gdy wysokość głębokiego tłoczenia zakłóca podawanie taśmy. Podczas przesuwania się taśmy kubek, skorupa lub wysoka ścianka mogą uderzyć w matrycę, taśmę lub sąsiednią stację. Może to prowadzić do błędów podawania, uszkodzeń lub niestabilnego formowania.

Duże półfabrykaty mogą również sprawiać, że obróbka progresywna staje się nieopłacalna, ponieważ szkielet łączący i taśma nośna mogą powodować powstanie dużej ilości odpadów. Jeśli materiał jest kosztowny, np. miedź, stal nierdzewna lub stop specjalny, koszt odpadów może decydować o wyborze procesu.

Oprzyrządowanie progresywne jest mniej odpowiednie, gdy element wymaga odwrócenia, obrotu, zmiany uchwytu, dostępu z boku lub formowania, które przerywa ciągłość taśmy nośnej. Indeksowanie oparte na taśmie ogranicza swobodę orientacji, dostęp do matrycy oraz możliwość obsługi wysokich lub wysoce trójwymiarowych elementów, co może powodować kolizje i niestabilność jeszcze przed ostatecznym odcięciem. Wybór matrycy progresywnej należy również sprawdzić pod kątem równowagi obciążenia, kierunku zadziorów oraz tego, czy krytyczne punkty odniesienia pozostają pod kontrolą przez całą sekwencję taśmy.

Ograniczenia tłoczenia matrycowego w przypadku cienkich materiałów

Cienkie półfabrykaty mogą być trudne do uchwycenia i przeniesienia bez odkształceń, ponieważ ich sztywność jest niska w stosunku do rozpiętości podczas podnoszenia i przemieszczania. Siła chwytaka, strategia próżniowa, podparcie krawędzi, przyspieszenie, smarowanie oraz wymagania dotyczące ochrony powierzchni – wszystkie te czynniki mają wpływ na stabilność operacji przenoszenia. Przenoszenie może nadal być wykonalne, jednak oferta powinna zawierać opis koncepcji obsługi oraz uzasadnienie, takie jak wyniki symulacji, historia prób lub precedensy dotyczące podobnych elementów.

Wymagania dotyczące siły prasowania w przypadku skomplikowanych elementów tłoczonych

Wymagania dotyczące siły prasowania w przypadku skomplikowanych elementów tłoczonych zależą od grubości materiału, wytrzymałości materiału, powierzchni elementu, głębokości tłoczenia oraz stopnia trudności formowania. Zgodnie z wytycznymi z zakresu inżynierii materiałowej zawartymi w ASM International, na obciążenie formujące duży wpływ mają zarówno właściwości mechaniczne materiału, jak i przebieg odkształcenia podczas deformacji.

W przypadku matrycy progresywnej prasa może być obciążana jednocześnie przez kilka stanowisk. W tym samym skoku mogą odbywać się operacje wykrawania, formowania, tłoczenia i odcinania, dlatego całkowity nacisk nie zależy wyłącznie od jednej operacji. Istotne znaczenie ma również równomierny rozkład obciążenia w obrębie matrycy, ponieważ nierównomierne obciążenie może wpływać na trwałość narzędzia i spójność jakości detali.

W matrycy transferowej siłę nacisku rozpatruje się w odniesieniu do poszczególnych stanowisk oraz sekwencji operacji. Stanowisko głębokiego tłoczenia może determinować wymagania dotyczące prasy, podczas gdy stanowiska przycinania lub wykrawania mogą powodować powstanie różnych profili obciążenia. Sekwencja formowania powinna zapewniać utrzymanie obciążeń w granicach wydajności prasy oraz zapobiegać niestabilnemu przepływowi materiału.

Przed zatwierdzeniem projektu narzędzia należy przeprowadzić analizę tonażu, zwłaszcza w przypadku grubościennych, wysokowytrzymałych, o dużej powierzchni lub głęboko tłoczonych części samochodowych.

Jak działają poszczególne procesy: układanie taśm a przenoszenie półfabrykatów

Progresywny układ pasków, konstrukcja nośnika, rozstaw i odcięcie

W tłoczeniu progresywnym materiał z kręgu jest podawany do matrycy wielostanowiskowej. Taśma przesuwa się o stały skok, czyli odległość między jednym stanowiskiem a następnym. Przy każdym skoku każde stanowisko wykonuje przypisaną mu operację na innym miejscu detalu.

Listwa nośna służy do ustalania położenia elementu. W zależności od kształtu elementu może mieć postać listwy jednostronnej, dwustronnej lub innej formy podparcia. Listwa nośna musi być wystarczająco wytrzymała, aby umożliwić pociągnięcie i ustalenie położenia elementu bez jego rozdarcia lub odkształcenia.

Ostatnia stacja oddziela gotową część od taśmy. Odpady pozostają w szkielecie.

Schemat układu taśmy progresywnej powinien przedstawiać kierunek podawania zwoju, skok, elementy prowadzące, nośnik, przebieg elementu, formowane elementy oraz miejsce końcowego odcięcia. Taka graficzna prezentacja jest przydatna, ponieważ wiele kwestii związanych z wykonalnością można dostrzec bezpośrednio na schemacie układu taśmy.

Obsługa półfabrykatów, sekwencjonowanie stacji oraz automatyzacja

Tłoczenie transferowe zazwyczaj rozpoczyna się od półfabrykatu. Półfabrykat może zostać wytworzony na pierwszym stanowisku lub dostarczony jako wstępnie wycięty element. Następnie przechodzi on przez kolejne stanowiska, takie jak rozciąganie, formowanie, przycinanie, wykrawanie, ponowne tłoczenie i kołnierzowanie.

System transportowy może wykorzystywać ruch 2-osiowy lub 3-osiowy. System 2-osiowy może podnosić element i przesuwać go do przodu. System 3-osiowy zapewnia większą precyzję pozycjonowania. W sytuacjach, w których wymagany jest bardziej elastyczny ruch, można również zastosować roboty.

Jedną z głównych zalet jest możliwość zmiany położenia detalu. Detal można przesuwać lub obracać, aby zapewnić lepszy dostęp na każdym stanowisku. Schemat procesu formowania transferowego powinien przedstawiać, jak detal opuszcza pierwsze stanowisko, przemieszcza się między matrycami i jest ustawiany w odpowiedniej pozycji na każdym etapie operacji.

Różnice w czasie przygotowania między matrycami progresywnymi a matrycami transferowymi

Różnice w czasie przygotowania między matrycami progresywnymi a matrycami transferowymi wynikają z tego, co należy wyrównać i zsynchronizować.

Konfiguracja matrycy progresywnej jest powiązana z pełnym rozkładem czasowym matrycy, krokiem podawania, prowadnicami, przebiegiem taśmy, prostoliniowością materiału oraz rozkładem czasowym odcięcia. Jeśli taśma nie jest podawana prawidłowo, może to wpłynąć na działanie każdej stacji.

Konfiguracja matrycy transferowej jest powiązana z ustawieniem stacji, synchronizacją automatyki, położeniem chwytaka, wysokością podnoszenia oraz przekazywaniem elementów. Każda stacja musi odbierać półfabrykat w odpowiednim miejscu i w prawidłowej orientacji.

W przypadku planowania produkcji matryce progresywne mogą być wydajne po usunięciu błędów i osiągnięciu stabilności, jednak zintegrowane narzędzie może wymagać starannego skonfigurowania. W przypadku matryc transferowych może być konieczne poświęcenie więcej czasu na dostosowanie synchronizacji automatyki oraz sprawdzenie przekazywania między stacjami.

Czy można wykonać głębokie tłoczenie przy użyciu matrycy progresywnej?

W niektórych matrycach progresywnych można wykonywać umiarkowane głębokie tłoczenie. Element musi pozostawać podparty przez taśmę, a tłoczony element musi swobodnie przechodzić przez matrycę i ścieżkę podawania.

Ograniczenia dotyczą podawania taśmy, prześwitu stanowiska, podparcia nośnika oraz wysokości wyciągania. Jeśli wyciągana forma stanie się zbyt wysoka lub niestabilna, taśma może nie przesuwać się bezpiecznie. Nośnik może również ulec odkształceniu w trakcie przepływu materiału.

Tłoczenie transferowe jest zazwyczaj preferowane w przypadku głębokich powłok, kubków i wysokich form trójwymiarowych, ponieważ półfabrykat może się swobodnie poruszać, a matryca ma lepszy dostęp do niego.

Zalety a ograniczenia: szybkość, odpady, elastyczność

W jaki sposób wielkość produkcji wpływa na dobór matryc

Wielkość produkcji należy uwzględniać dopiero po potwierdzeniu geometrii i wykonalności operacyjnej. W wielu programach niska roczna wielkość produkcji sprzyja zastosowaniu linii produkcyjnej, operacji pojedynczej lub prostszych metod transferu; średnia wielkość produkcji może uzasadniać zastosowanie dowolnego z tych procesów w zależności od ilości odpadów, liczby stanowisk i ryzyka związanego ze zmianami; wysoka wielkość produkcji sprzyja zastosowaniu procesu progresywnego, o ile stabilność taśmy i dostęp do stanowisk są zadowalające. Wszelkie praktyczne zasady dotyczące wielkości produkcji zależą również od wartości materiału, stopnia głębokości tłoczenia, wymaganych operacji dodatkowych oraz dostępnej wydajności prasy.

Ryzyko powstania odłamków podczas tłoczenia matrycowego

Ryzyko powstania odpadów podczas tłoczenia matrycowego wynika z zastosowania taśmy nośnej i szkieletu taśmy. Materiał jest potrzebny nie tylko do wykonania części, ale także do przenoszenia, pozycjonowania i podawania taśmy.

W przypadku małych elementów takie odpady mogą być dopuszczalne, ponieważ duża prędkość produkcji i niskie koszty obsługi mogą zrównoważyć straty materiałowe. W przypadku dużych elementów szkielet może stać się istotnym czynnikiem kosztowym. Problem ten nasila się, gdy materiał jest drogi.

Półfabrykaty transferowe mogą umożliwić lepsze zagospodarowanie przestrzeni przy cięciu większych elementów, ponieważ półfabrykat można przyciąć bliżej wymaganego kształtu. Rzeczywista różnica w ilości odpadów zależy od kształtu półfabrykatu, szerokości zwoju, układu rozmieszczenia elementów oraz wymagań dotyczących stabilności taśmy. Należy to sprawdzić poprzez analizę wykorzystania materiału, a nie opierać się na domysłach.

Porównanie kosztów tłoczenia matrycowego progresywnego i tłoczenia matrycowego transferowego

Należy porównać całkowity koszt, uwzględniając zestaw narzędzi, wykorzystanie materiału, częstotliwość cyklu, przezbrajanie, konserwację, automatyzację oraz wszelkie operacje dodatkowe niewykonywane w matrycy. Prosta metoda obliczenia progu rentowności polega na podzieleniu dodatkowego kosztu oprzyrządowania przez oszczędność na jednej sztuce, co daje wielkość produkcji zapewniającą rentowność. Oprzyrządowanie progresywne często wiąże się z wyższymi kosztami zintegrowanego matrycowania, ale system transferowy również może stać się kapitałochłonny, gdy liczba stanowisk, opracowanie systemu transportu i automatyzacja prasy są złożone. Porównanie kosztów powinno uwzględniać układ taśmy lub półfabrykatów, założenia dotyczące odpadów oraz to, które elementy są wykonywane w matrycy, a które w późniejszych operacjach.

Elastyczność: stała sekwencja progresywna a regulowana sekwencja transferu

Matraca progresywna ustala sekwencję w postaci jednego zintegrowanego układu taśmy. Po wykonaniu matrycy wprowadzenie zmian dotyczących odstępu, konstrukcji nośnika, kolejności stacji lub geometrii elementów może być trudne.

Oprzyrządowanie transferowe może być bardziej elastyczne pod względem regulacji, ponieważ operacje są rozdzielone między poszczególne stanowiska. Nie oznacza to, że wprowadzanie zmian jest łatwe, ale modyfikacja jednego stanowiska lub dostosowanie sekwencji może okazać się łatwiejsze niż przebudowa długiej matrycy progresywnej.

Ryzyko związane ze zmianami konstrukcyjnymi może przemawiać za zastosowaniem metody transferowej w programach rozwojowych, w których geometria części wciąż ulega zmianom. W przypadku stabilnych, dopracowanych części produkowanych w dużych ilościach zazwyczaj preferuje się metodę progresywną, o ile pozwala na to geometria.

Typowe problemy, tryby awarii i zagrożenia dla jakości

Przyczyny niewspółosiowości elementów podczas tłoczenia matrycowego transferowego

Do przyczyn niewspółosiowości elementów podczas tłoczenia matrycowego typu transferowego należą: położenie palców transferowych, odchylenia w działaniu chwytaków, ruch półfabrykatu oraz synchronizacja między stacjami.

Półfabrykat jest przemieszczany na każdej stacji, więc każde podniesienie i odłożenie powoduje odchylenie. Jeśli półfabrykat przesunie się podczas przenoszenia, kolejna operacja formowania lub wykrawania może zostać wykonana nieprawidłowo.

Niewspółosiowość może wynikać również z odkształcenia półfabrykatu. Cienki lub giętki półfabrykat może nie leżeć płasko po manipulacji. Ryzyko to należy kontrolować za pomocą uchwytów stacji, prowadnic, czujników oraz punktów styku chwytaków.

Typowe przyczyny awarii podczas pracy matryc transferowych

Do typowych rodzajów awarii występujących podczas pracy matryc transferowych należą: błędne pobranie elementów, upuszczenie półfabrykatów, zderzenia podczas transferu, marszczenie, przerzedzanie oraz błędy przekazywania między stacjami.

Do błędnego pobrania dochodzi, gdy chwytak nie chwyta półfabrykatu prawidłowo. Upadające półfabrykaty mogą spowodować uszkodzenie części lub matrycy. Do kolizji podczas przenoszenia może dojść, gdy synchronizacja, wysokość podnoszenia lub położenie części są nieprawidłowe.

Głębokie tłoczenie wiąże się z dodatkowym ryzykiem związanym z formowaniem. Materiał może się marszczyć, jeśli płynie zbyt swobodnie, lub ulec przerzedzeniu i pęknięciu, jeśli zostanie nadmiernie rozciągnięty. Dokumentacja konserwacji i dane produkcyjne są przydatne, ponieważ wskazują, na których stanowiskach powtarzają się problemy.

Kwestie związane z konserwacją matryc do tłoczenia progresywnego

Kwestie związane z konserwacją matryc do tłoczenia progresywnego obejmują zużycie stempla, harmonogramy ostrzenia, zużycie prowadnic, synchronizację podawania, błędy w przesuwaniu taśmy oraz złożoną synchronizację matrycy w wielu stacjach.

Ponieważ wiele operacji odbywa się w jednej matrycy, zużyty stempel lub nieprawidłowo zsynchronizowana stacja mogą wpłynąć na cały proces. Powstawanie zadziorów, przesunięcie położenia otworów lub niejednolite kształty mogą wskazywać na zużycie narzędzi lub problemy z posuwem.

Matryce progresywne wymagają kontrolowanej konserwacji, ponieważ wysokie częstotliwości skoków mogą szybko powodować ich zużycie. Im więcej stacji i operacji wykonywanych w matrycy jest dodawanych, tym większe znaczenie mają przeglądy zapobiegawcze.

Wpływ powstawania zadziorów na właściwości użytkowe elementów tłoczonych

Powstawanie zadziorów może wpływać na montaż, działanie układu elektrycznego, wytrzymałość zmęczeniową oraz bezpieczeństwo podczas obsługi. Zadzior może utrudniać połączenie elementów lub uniemożliwiać płaskie osadzenie wspornika. W elementach elektrycznych zadziory mogą wpływać na jakość styku.

Zadziory mogą również pełnić rolę punktów skupienia naprężeń, w których pod wpływem obciążeń cyklicznych mogą powstawać pęknięcia. W przypadku części samochodowych należy sprawdzić kierunek i wysokość zadziorów pod kątem montażu i działania.

Metody kontroli obejmują kontrolę luzu matrycy, ostrzenie stempla, planowanie kierunku zadziorów oraz kontrolę jakości. Kierunek zadziorów należy określić przed zaprojektowaniem narzędzia, jeśli ma to znaczenie dla montażu lub działania.

Czynniki kosztów, tolerancji i czasu realizacji

Czynniki wpływające na koszt matrycy do tłoczenia progresywnego

Czynniki wpływające na koszt matrycy do tłoczenia progresywnego obejmują liczbę stanowisk, złożoność detalu, wymagania dotyczące tolerancji, operacje wykonywane w matrycy, złożoność układu taśmy, grubość materiału oraz twardość materiału.

Większa liczba stacji oznacza więcej szczegółów dotyczących oprzyrządowania, więcej współzależności czasowych oraz więcej pracy związanej z usuwaniem usterek. Wąskie tolerancje mogą wymagać lepszych elementów prowadzących, stabilniejszej kontroli taśmy oraz dokładniejszych kontroli podczas fazy próbnej.

Operacje wykonywane w matrycy, takie jak tłoczenie, wytłaczanie, gwintowanie czy wstawianie, mogą ograniczyć zakres prac dodatkowych, ale zwiększają złożoność matrycy. Układ taśmy również wpływa na koszty, ponieważ konieczne jest znalezienie równowagi między konstrukcją nośnika, odstępem między elementami a wykorzystaniem materiału.

Cechy konstrukcyjne zwiększające koszt matrycy tłoczącej

Do cech konstrukcyjnych zwiększających koszt matrycy tłoczącej należą: głębokie kształty, małe promienie wewnętrzne, liczne elementy wycinane, małe odległości między elementami a krawędziami, tłoczenie monetowe, tłoczenie reliefowe oraz wymóg wyeliminowania operacji dodatkowych.

Formy głębokie często wymagają większej liczby stanowisk i większej liczby prób. Małe promienie wewnętrzne mogą zwiększać ryzyko pękania lub sprężystości powrotnej. Małe odległości między elementami a krawędziami mogą ograniczać siłę stempla lub wpływać na odkształcenie detalu.

W przypadku elementów z wieloma otworami konieczne może być staranne podparcie stempla oraz opracowanie planów ostrzenia. Bicie monet i wytłaczanie zwiększają obciążenie formujące oraz ryzyko zużycia narzędzi.

Wyzwania związane z tolerancjami w tłoczeniu metali na dużą skalę

Wyzwania związane z tolerancjami w tłoczeniu metali na dużą skalę wynikają z dokładności podawania, zużycia narzędzi, sprężystości materiału oraz odchyleń w pozycjonowaniu podczas przenoszenia. Z punktu widzenia systemu jakości, IATF 16949 nakłada na producentów obowiązek wdrożenia metod kontroli zapobiegawczej w celu ograniczenia zmienności procesowej w środowiskach produkcji wielkoseryjnej.

W tłoczeniu progresywnym na pozycjonowanie między stacjami wpływają dokładność posuwu oraz sterowanie pilotowe. W tłoczeniu transferowym dodatkowym źródłem odchyleń jest ponowne zaciskanie oraz umieszczanie półfabrykatów.

Powrót sprężysty zależy od właściwości materiału, grubości, geometrii kształtu oraz kompensacji narzędziowej. Zużycie narzędzia może z czasem wpływać na rozmiar otworu, wysokość zadziorów oraz jakość krawędzi. Ryzyka te należy uwzględnić na etapie projektowania matrycy, testów próbnych oraz planowania kontroli produkcji.

Czas realizacji oprzyrządowania w przypadku projektów tłoczenia matrycami progresywnymi

Na czas realizacji oprzyrządowania w przypadku projektów tłoczenia matrycami progresywnymi wpływają: złożoność części, liczba stanowisk, układ taśmy, konstrukcja matrycy, cykle próbne oraz wymagania dotyczące walidacji.

Projektowanie i debugowanie złożonych narzędzi progresywnych może trwać dłużej, ponieważ wiele operacji musi przebiegać współbieżnie w ramach jednego matrycy. Zmiana wprowadzona na jednym stanowisku może mieć wpływ na kolejne stanowiska.

Oprzyrządowanie do produkcji transferowej może być bardziej modułowe, ale nadal wymaga wyrównania stanowisk, synchronizacji automatyki oraz weryfikacji obsługi detali. Czas realizacji powinien zależeć od ryzyka związanego z formowaniem, a nie tylko od liczby narzędzi.

Kontrola jakości materiałów, grubości i tłoczenia

Wpływ zmienności grubości materiału na jakość tłoczenia

Wpływ zmienności grubości materiału na jakość tłoczenia może być znaczny. Grubość wpływa na obciążenie podczas formowania, sprężystość powrotną, wysokość zadziorów, zachowanie podczas tłoczenia oraz sztywność detalu.

Grubsza cewka może wymagać większej siły formowania i może wykazywać inne właściwości sprężystości. Cieńsza cewka może być bardziej podatna na marszczenie się, odkształcanie lub ścieńczenie podczas ciągnienia.

Różnice w grubości mają również wpływ na luz matrycy. Jeśli luz nie jest dostosowany do rzeczywistego zakresu grubości materiału, może to wpłynąć na wysokość zadziorów i jakość krawędzi. Planowanie kontroli powinno uwzględniać pełny zakres grubości materiału, a nie tylko grubość nominalną.

Problemy związane z kontrolą jakości w produkcji tłoczonych części samochodowych

Kwestie związane z kontrolą jakości w przypadku tłoczonych części samochodowych obejmują powtarzalność wymiarów, położenie otworów, kontrolę kąta nachylenia kołnierza, wady powierzchniowe, pęknięcia, fałdy oraz przerzedzenia.

W przypadku części produkowanych metodą progresywną często konieczne jest sprawdzanie wymiarów związanych z posuwem, obecności zadziorów oraz położenia elementów. W przypadku części transferowych często konieczne jest sprawdzanie jakości wyciągania, wyrównania stanowisk, stanu powierzchni oraz dokładności przycinania.

W ramach planowania jakości w przemyśle motoryzacyjnym należy określić wymiary krytyczne, powierzchnie funkcjonalne, kierunek zadziorów oraz częstotliwość kontroli. Proces ten powinien również uwzględniać znane rodzaje uszkodzeń wynikające z wyników prób i historii produkcji.

Wykorzystanie materiału: taśma w zwojach a wstępnie wycięte półfabrykaty

Tłoczenie progresywne wykorzystuje stabilność taśmy z kręgu, ale wiąże się z powstaniem odpadów w postaci nośników i szkieletów. Może to być efektywne w przypadku małych części, gdy układ taśmy pozwala na dobre zagnieżdżenie wielu elementów.

W tłoczeniu transferowym wykorzystuje się oddzielne półfabrykaty. W przypadku większych elementów wstępnie wycięte półfabrykaty mogą zapewnić lepsze zagospodarowanie materiału i zmniejszyć ilość odpadów w postaci szkieletów.

Wykorzystanie materiału nabiera większego znaczenia w przypadku stosowania miedzi, stali nierdzewnej lub stopów specjalnych. W takich przypadkach proces generujący mniej odpadów może zrównoważyć dłuższy czas cyklu lub wyższe koszty obsługi.

Lista kontrolna: Co należy sprawdzić przed zatwierdzeniem projektu narzędzia

Przed zatwierdzeniem projektu narzędzia należy sprawdzić następujące elementy:

Zastosowania i przykłady wykorzystania w podziale na typy części

Części tłoczone dla przemysłu motoryzacyjnego: wsporniki, zaciski, obudowy i konstrukcje

Asortyment tłoczonych części samochodowych jest bardzo szeroki. Matryce progresywne są powszechnie stosowane do produkcji małych wsporników, zacisków, łączników, osłon i innych niewielkich elementów wytwarzanych w dużych ilościach rocznie.

Matryce transferowe są powszechnie stosowane do produkcji łusek, elementów konstrukcyjnych, ram i elementów głęboko tłoczonych. Części te często wymagają większego dostępu do matrycy i mogą nie zmieścić się w taśmie nośnej.

O wyborze decydują zazwyczaj rozmiar, geometria oraz roczna wielkość produkcji. Element produkowany w dużych ilościach niekoniecznie nadaje się do formowania progresywnego, jeśli jego geometria nie pozwala na umieszczenie go w taśmie.

Elektronika i sprzęt elektryczny

W branży elektronicznej i elektrycznej często stosuje się tłoczenie progresywne. Zaciski, styki, kołki i małe elementy precyzyjne są zazwyczaj na tyle małe, że można je podawać w postaci taśmy i wytwarzać w trybie szybkiej produkcji.

Matryce progresywne umożliwiają integrację operacji przebijania, tłoczenia, formowania i odcinania w kontrolowanej sekwencji. Zapewnia to powtarzalność przy dużych wielkościach produkcji.

Tłoczenie transferowe stosuje się wyłącznie wtedy, gdy geometria wykracza poza ograniczenia taśmy, na przykład gdy element staje się zbyt duży, zbyt wysoki lub wymaga zmiany położenia.

Obudowy tłoczone na głęboko, miseczki i elementy formowane trójwymiarowo

W przypadku obudów tłoczonych na głęboko, misek i elementów formowanych trójwymiarowo często preferuje się tłoczenie transferowe. Wysokie ścianki i głębokie korpusy wymagają swobodnego dostępu do matrycy oraz kontrolowanego przepływu materiału.

Jeśli element nie może swobodnie przejść przez taśmę nośną, zastosowanie narzędzi progresywnych staje się ryzykowne. Proces transferowy umożliwia swobodne przemieszczanie półfabrykatu między stacjami tłoczenia, przycinania, wykrawania i ponownego tłoczenia.

Kiedy tłoczenie z matrycą transferową jest lepszym rozwiązaniem niż tłoczenie matrycą progresywną

Tłoczenie matrycą transferową jest lepszym rozwiązaniem niż tłoczenie matrycą progresywną, gdy element charakteryzuje się dużym obrysem, wymaga głębokiego tłoczenia, ma wysoki kształt trójwymiarowy lub konieczne jest jego obracanie i zmianę położenia.

Może to być również lepszym rozwiązaniem w sytuacjach, gdy kluczowe znaczenie ma zagnieżdżanie materiałów. W przypadku dużych elementów półfabrykaty transferowe mogą zmniejszyć straty związane z taśmami nośnymi.

Technologia transferowa może również sprawdzić się w programach o średniej wielkości produkcji, w których trudno jest uzasadnić koszty narzędzi do formowania progresywnego. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji, w których prawdopodobne są zmiany konstrukcyjne lub gdy konieczna może być modyfikacja sekwencji formowania.

Przewodnik po wyborze: Jak dobrać odpowiedni typ matrycy

Macierz decyzyjna: objętość, rozmiar, geometria, materiał, tolerancja i budżet

W praktycznej macierzy decyzyjnej należy uwzględnić wielkość produkcji, rozmiar, geometrię, koszt materiału, ryzyko związane z tolerancjami oraz budżet na oprzyrządowanie.

Przed wyborem koncepcji matrycy należy zastosować poniższą sekwencję decyzji. Najpierw należy sprawdzić, czy element może pozostać przymocowany do taśmy na wszystkich stanowiskach formowania. Następnie należy sprawdzić, czy proces wymaga obrotu, ponownego uchwytu, dostępu bocznego lub głębokości wyciągania, które mogłyby zakłócać przesuw taśmy. Następnie należy sprawdzić u dostawcy wymiary stołu prasy, moc prasy, wysokość zamknięcia, system podawania oraz możliwości automatyzacji przenoszenia. Dopiero po przeprowadzeniu tych weryfikacji wykonalności należy ocenić roczną wielkość produkcji, poziom odpadów, nakłady na konserwację oraz amortyzację oprzyrządowania.

Poniższa tabela przedstawia te czynniki decyzyjne w formie uporządkowanego zestawienia porównawczego.

Czynniki decydujące o wyborze obejmują okres eksploatacji programu, wymagania dotyczące kontroli, dostępność pras, koszt materiału oraz to, czy część może pozostać przymocowana do taśmy.

Jak porównać oferty dotyczące matryc progresywnych i transferowych?

Porównuj oferty na matryce progresywne i transferowe, biorąc pod uwagę nie tylko cenę narzędzia. Nie oceniaj ofert wyłącznie na podstawie kosztu lub czasu cyklu. Porównaj koszt oprzyrządowania wraz z założeniami dotyczącymi odpadów, częstotliwością cyklu, wymaganiami dotyczącymi ustawiania, strategią konserwacji, możliwościami w zakresie tolerancji, czasem realizacji oraz podejściem do walidacji. Każdy dostawca powinien jasno wyjaśnić, w jaki sposób definiowany jest układ taśmy lub wykroju, jakie założenia procesowe są stosowane oraz czy wykonalność jest poparta symulacją, historią prób lub precedensami dotyczącymi podobnych części.

Należy zapytać dostawcę, w jaki sposób oszacował stopień wykorzystania materiału. W przypadku oprzyrządowania progresywnego należy sprawdzić rozkład taśmy oraz ilość odpadów z nośnika. W przypadku oprzyrządowania transferowego należy sprawdzić rozmieszczenie półfabrykatów oraz ryzyko związane z transportem między stacjami.

Warto również porównać założenia dotyczące konserwacji narzędzi. Niska cena narzędzi niekoniecznie oznacza niższe koszty, jeśli zużycie, powstawanie zadziorów lub problemy z ustawieniem zwiększają ryzyko związane z produkcją.

Na co powinni zwrócić uwagę nabywcy przed wyborem procesu tłoczenia?

Nabywcy powinni sprawdzić, czy element może pozostać przymocowany do taśmy przez cały czas trwania wszystkich operacji. Jeśli nie, lepszym rozwiązaniem będzie prawdopodobnie przeniesienie.

Powinni również sprawdzić, czy dana część wymaga głębokiego tłoczenia, obracania czy swobodnego dostępu. W przypadku dużych półfabrykatów lub kosztownego materiału należy przeanalizować ilość odpadów materiałowych.

Roczna wielkość produkcji ma znaczenie, ale nie powinna przeważać nad możliwościami produkcyjnymi. Nawet w przypadku części produkowanej w bardzo dużych ilościach konieczne jest zastosowanie oprzyrządowania transferowego, jeśli jej geometria nie pozwala na wykorzystanie matrycy progresywnej.

Lista kontrolna: Dane, które należy przesłać w celu uzyskania zalecenia dotyczącego procesu

Prześlij te elementy, aby uzyskać zalecenia dotyczące procesu:

• Rysunek 2D i CAD 3D
• Specyfikacja materiału i grubość
• Roczna wielkość i czas trwania programu
• Tolerancje krytyczne
• Wymagania dotyczące powierzchni i zadziorów
• Przewidywane ryzyko związane ze zmianami projektowymi
• Wymagania dotyczące kontroli docelowej

Im lepsze dane wejściowe, tym łatwiej jest porównać matryce progresywne z matrycami transferowymi pod kątem wykonalności, kosztów, ilości odpadów, ryzyka związanego z tolerancjami oraz czasu realizacji.

FAQ

Referencje

https://www.iatfglobaloversight.org/iatf-169492016/about/

https://www.asminternational.org/materials-resources